柴油發電機混合氣的形成和燃燒的特點
發布時間：2024-04-10 點擊：142
柴油發電機混合氣的形成和燃燒的特點
一、柴油發電機混合氣的形成和燃燒
自發明柴油發電機的100多年來，由于其優越的經濟性和耐久可靠性，作為備用電源得到廣泛應用。特別是近年來在全球變暖已成為全世界關注的問題時，柴油發電機因co2排放量少等優點備受青睞。但是柴油發電機的碳煙（微粒）、氮氧化合物（no2）排放及噪聲較為嚴重，成為大氣環境的主要污染源。隨著排氣凈化、低油耗、高功率以及低噪聲性能要求的提高，柴油發電機已全面向電控化發展，使得柴油發電機混合氣的形成及燃燒控制技術得到迅速的發展，大大改善了柴油發電機的排放特性和整機性能，同時提高了柴油發電機組的安全，在極大程度上滿足了社會環境及用戶的需求。
盡管如此，隨著環境污染及能源資源問題的日趨嚴峻，世界各國對車輛的節能與排放控制法規日趨嚴格，在這種條件下，柴油發電機所面臨的課題依然是在改善其動力性和經濟性的前提下，進一步凈化排氣、降低噪聲、提高舒適性的問題。而這些問題直接與柴油發電機的混合氣形成和燃燒過程緊密相關。
柴油發動機模型圖
柴油發動機飛輪端模型圖
二、柴油發電機熱功轉換的特點
1883年戴姆勒應用當時已提出的四沖程理論，從氣缸內形成混合氣的角度發明了四沖程內燃機-汽油機，而德國人魯道夫·狄塞爾于1897年從如何提高四沖程發動機循環熱效率的角度發明了柴油發電機。由于汽油機和柴油發電機開發初期的目的不同，造成二者性能上的較大差別。如前所述，提高四沖程內燃機循環熱效率的主要措施就是提高壓縮比。但是汽油機這種外部形成混合氣的方式，壓縮比的提高往往會引起爆燃。所以，提高循環熱效率的關鍵就是壓縮純空氣以提高壓縮比，達到設定的壓縮程度后，在上止點附近的高溫高壓下，按一定的噴油規律快速噴油燃燒。車用發動機轉速高，且變化范圍寬，因此混合氣形成和燃燒條件非常苛刻。為此柴油發電機采用高壓縮比，并在壓縮上止點附近，通過噴油器在高溫高壓的空氣中強制噴油霧化形成可燃混合氣，同時自行燃燒，由此實現熱功轉換。因此，其混合氣形成和燃燒具有以下三大特點：
1、混合氣形成時間極短。
2、混合氣空間時間分布極不均勻。
3、燃料噴射過程和燃燒過程同時存在。
這就是說，對柴油發電機如果需要多做功，就要多噴油。但如果噴射時間拖長，若在活塞下移、氣缸容積增加的過程中燃燒，會造成散熱損失增加，熱量利用率下降，不僅動力性提高不多，反而使經濟性惡化。反之，在極短的時間內快速噴射燃燒，雖然能提高動力性和經濟性，但必然導致工作粗暴，以及nox排放增加。因此，這種燃燒方式限制了柴油發電機的最高轉速不能太高，也決定了柴油發電機獨特的動力性、經濟性和排放特性。柴油發電機問世至今，為了改善柴油發電機的混合氣形成和燃燒過程，人們在噴油規律控制及燃燒室內氣流流動特性的組織等方面進行了一系列的開發研究，取得了可喜的成績。
三、傳統燃油系統的改善
傳統的機械式泵-管-噴油器式燃料供給系統，其燃料供給方式采用靠噴油泵按一定壓力向噴油器供給定量的燃油，而噴油器只負責向氣缸噴油霧化并完成混合燃燒的任務。因此，決定燃燒放熱規律的噴油規律，取決于噴油泵的供油規律和供油系統的結構參數，不能根據工況的變化任意控制。所以，對一定的噴射量，如初期噴射量越多，則整個噴油時間越短，初期燃燒速率越快，造成初期放熱量增加，缸內壓力和溫度迅速升高。這雖然能改善動力性和經濟性，但發動機工作粗暴，同時nox排放量增多，振動和噪聲嚴重。反之，為了改善發動機工作粗暴程度，降低其振動和噪聲以及減少nox排放量，通過供油規律（如改變噴油泵凸輪形線等）來減少初期噴射量，則后噴射量增多，噴油期間拉長，燃燒過程延遲，使得大部分燃料在氣缸容積增加的膨脹過程中燃燒放熱，所以氣缸內燃燒氣體的做功能力下降，同時散熱損失增加，使熱效率降低，從而使動力性和經濟性都惡化。這就是說，傳統的機械式噴射系統的混合氣形成和燃燒方式，不可能解決柴油發電機動力性、經濟性、振動和噪聲及nox排放之間的矛盾。所以，隨著節能與排放法規的日趨嚴格，這種燃油供給系統已被淘汰。
高壓共軌管模型圖
隨著發動機電控技術及高壓噴射技術的發展，已開發研究出高壓共軌、泵噴油器及高壓單體泵等新型電控高壓噴射系統，極大程度地提高了噴油規律的控制精度，特別是高壓共軌噴射系統實現了噴油規律自由獨立的控制，同時配合100mpa以上的高壓噴射，和燃燒室內氣流特性的優化匹配，使燃料快速霧化，縮短了混合氣的形成時間，改善了燃燒條件。通過混合氣形成過程和燃燒過程的控制，使得放熱規律得到有效的控制，很好地解決了傳統的機械式噴射系統無法解決的動力性、經濟性及排放特性之間的矛盾，實現了100多年前狄塞爾開發柴油發電機時提出的要實現高效率四沖程動力循環的愿望。而這種電控高壓噴射系統已成為現代車用柴油發電機的主流和發展趨勢。
柴油發電機怎么樣檢查和調整氣門間隙
同步發電機阻尼繞組的作用
水輪發電機出租機組轉子軸承系統的振動機理和振動響應研究
新購買的柴油發電機組或剛大修過的機組要注意磨合后再使用
柴油發電機油壓過低的原因與處理辦法
學會了這幾種檢測方法，排查柴油機電子調速器故障不用愁
300kw柴油發電機組價格是多少？
康明斯柴油發電機壓力密封無法充分發揮作用將出現漏油故障
一、柴油發電機混合氣的形成和燃燒
自發明柴油發電機的100多年來，由于其優越的經濟性和耐久可靠性，作為備用電源得到廣泛應用。特別是近年來在全球變暖已成為全世界關注的問題時，柴油發電機因co2排放量少等優點備受青睞。但是柴油發電機的碳煙（微粒）、氮氧化合物（no2）排放及噪聲較為嚴重，成為大氣環境的主要污染源。隨著排氣凈化、低油耗、高功率以及低噪聲性能要求的提高，柴油發電機已全面向電控化發展，使得柴油發電機混合氣的形成及燃燒控制技術得到迅速的發展，大大改善了柴油發電機的排放特性和整機性能，同時提高了柴油發電機組的安全，在極大程度上滿足了社會環境及用戶的需求。
盡管如此，隨著環境污染及能源資源問題的日趨嚴峻，世界各國對車輛的節能與排放控制法規日趨嚴格，在這種條件下，柴油發電機所面臨的課題依然是在改善其動力性和經濟性的前提下，進一步凈化排氣、降低噪聲、提高舒適性的問題。而這些問題直接與柴油發電機的混合氣形成和燃燒過程緊密相關。
柴油發動機模型圖
柴油發動機飛輪端模型圖
二、柴油發電機熱功轉換的特點
1883年戴姆勒應用當時已提出的四沖程理論，從氣缸內形成混合氣的角度發明了四沖程內燃機-汽油機，而德國人魯道夫·狄塞爾于1897年從如何提高四沖程發動機循環熱效率的角度發明了柴油發電機。由于汽油機和柴油發電機開發初期的目的不同，造成二者性能上的較大差別。如前所述，提高四沖程內燃機循環熱效率的主要措施就是提高壓縮比。但是汽油機這種外部形成混合氣的方式，壓縮比的提高往往會引起爆燃。所以，提高循環熱效率的關鍵就是壓縮純空氣以提高壓縮比，達到設定的壓縮程度后，在上止點附近的高溫高壓下，按一定的噴油規律快速噴油燃燒。車用發動機轉速高，且變化范圍寬，因此混合氣形成和燃燒條件非常苛刻。為此柴油發電機采用高壓縮比，并在壓縮上止點附近，通過噴油器在高溫高壓的空氣中強制噴油霧化形成可燃混合氣，同時自行燃燒，由此實現熱功轉換。因此，其混合氣形成和燃燒具有以下三大特點：
1、混合氣形成時間極短。
2、混合氣空間時間分布極不均勻。
3、燃料噴射過程和燃燒過程同時存在。
這就是說，對柴油發電機如果需要多做功，就要多噴油。但如果噴射時間拖長，若在活塞下移、氣缸容積增加的過程中燃燒，會造成散熱損失增加，熱量利用率下降，不僅動力性提高不多，反而使經濟性惡化。反之，在極短的時間內快速噴射燃燒，雖然能提高動力性和經濟性，但必然導致工作粗暴，以及nox排放增加。因此，這種燃燒方式限制了柴油發電機的最高轉速不能太高，也決定了柴油發電機獨特的動力性、經濟性和排放特性。柴油發電機問世至今，為了改善柴油發電機的混合氣形成和燃燒過程，人們在噴油規律控制及燃燒室內氣流流動特性的組織等方面進行了一系列的開發研究，取得了可喜的成績。
三、傳統燃油系統的改善
傳統的機械式泵-管-噴油器式燃料供給系統，其燃料供給方式采用靠噴油泵按一定壓力向噴油器供給定量的燃油，而噴油器只負責向氣缸噴油霧化并完成混合燃燒的任務。因此，決定燃燒放熱規律的噴油規律，取決于噴油泵的供油規律和供油系統的結構參數，不能根據工況的變化任意控制。所以，對一定的噴射量，如初期噴射量越多，則整個噴油時間越短，初期燃燒速率越快，造成初期放熱量增加，缸內壓力和溫度迅速升高。這雖然能改善動力性和經濟性，但發動機工作粗暴，同時nox排放量增多，振動和噪聲嚴重。反之，為了改善發動機工作粗暴程度，降低其振動和噪聲以及減少nox排放量，通過供油規律（如改變噴油泵凸輪形線等）來減少初期噴射量，則后噴射量增多，噴油期間拉長，燃燒過程延遲，使得大部分燃料在氣缸容積增加的膨脹過程中燃燒放熱，所以氣缸內燃燒氣體的做功能力下降，同時散熱損失增加，使熱效率降低，從而使動力性和經濟性都惡化。這就是說，傳統的機械式噴射系統的混合氣形成和燃燒方式，不可能解決柴油發電機動力性、經濟性、振動和噪聲及nox排放之間的矛盾。所以，隨著節能與排放法規的日趨嚴格，這種燃油供給系統已被淘汰。
高壓共軌管模型圖
隨著發動機電控技術及高壓噴射技術的發展，已開發研究出高壓共軌、泵噴油器及高壓單體泵等新型電控高壓噴射系統，極大程度地提高了噴油規律的控制精度，特別是高壓共軌噴射系統實現了噴油規律自由獨立的控制，同時配合100mpa以上的高壓噴射，和燃燒室內氣流特性的優化匹配，使燃料快速霧化，縮短了混合氣的形成時間，改善了燃燒條件。通過混合氣形成過程和燃燒過程的控制，使得放熱規律得到有效的控制，很好地解決了傳統的機械式噴射系統無法解決的動力性、經濟性及排放特性之間的矛盾，實現了100多年前狄塞爾開發柴油發電機時提出的要實現高效率四沖程動力循環的愿望。而這種電控高壓噴射系統已成為現代車用柴油發電機的主流和發展趨勢。
柴油發電機怎么樣檢查和調整氣門間隙
同步發電機阻尼繞組的作用
水輪發電機出租機組轉子軸承系統的振動機理和振動響應研究
新購買的柴油發電機組或剛大修過的機組要注意磨合后再使用
柴油發電機油壓過低的原因與處理辦法
學會了這幾種檢測方法，排查柴油機電子調速器故障不用愁
300kw柴油發電機組價格是多少？
康明斯柴油發電機壓力密封無法充分發揮作用將出現漏油故障